RU2424270C2 - Zirconium cross-linking compositions and procedures of their utilisation - Google Patents

Zirconium cross-linking compositions and procedures of their utilisation Download PDF

Info

Publication number
RU2424270C2
RU2424270C2 RU2008136866/03A RU2008136866A RU2424270C2 RU 2424270 C2 RU2424270 C2 RU 2424270C2 RU 2008136866/03 A RU2008136866/03 A RU 2008136866/03A RU 2008136866 A RU2008136866 A RU 2008136866A RU 2424270 C2 RU2424270 C2 RU 2424270C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
crosslinking
composition
ethylenediamine
formation
Prior art date
Application number
RU2008136866/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008136866A (en
Inventor
Дональд Эдвард ПУТЗИГ (US)
Дональд Эдвард ПУТЗИГ
Original Assignee
Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани filed Critical Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани
Publication of RU2008136866A publication Critical patent/RU2008136866A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2424270C2 publication Critical patent/RU2424270C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/504Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/506Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/508Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
    • C09K8/512Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds containing cross-linking agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/58Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
    • C09K8/588Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids characterised by the use of specific polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/62Compositions for forming crevices or fractures
    • C09K8/66Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/68Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/685Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds containing cross-linking agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/84Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/86Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/88Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
    • C09K8/887Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds containing cross-linking agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas production.
SUBSTANCE: cross-linking composition includes tri-ethanol-amine of zirconium, tetra(hydroxi-alkyl)ethylene-diamine, water and, not necessarily, multi-atom alcohol. There are also disclosed procedures, including utilisation of above said composition for hydraulic break, and also for blocking penetrable zones and seepage in underground formations.
EFFECT: raised efficiency at oil extracting operations with cross-linking compositions in most hot and deep wells.
13 cl, 17 ex, 3 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к сшивающим композициям, включающим циркониевый комплекс, и к использованию циркониевых сшивающих композиций в приложениях нефтедобывающей области, таких как при гидравлическом разрыве и закупоривании проницаемых зон.The invention relates to crosslinking compositions comprising a zirconium complex, and to the use of zirconium crosslinking compositions in oil field applications, such as in hydraulic fracturing and clogging of permeable zones.

Уровень техники изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Производство нефти и природного газа из подземных скважин (подземных формаций) может быть простимулировано с помощью способа, называемого гидравлическим разрывом, в котором вязкая флюидная композиция (жидкость разрыва), содержащая суспендированный расклинивающий агент (например, песок, боксит), вводится в нефтяную или газовую скважину через трубы, такие как систему трубопроводов или обсадные трубы, при скорости потока и давлении, которые создают, возобновляют и/или увеличивают размеры трещин в нефтесодержащей или газосодержащей формации. Расклинивающий агент вводится в область разрыва посредством введения флюидной композиции и предотвращает закупоривание формации после того, как уменьшается давление. Просачивание флюидной композиции в формацию ограничивается за счет вязкости флюидной композиции. Вязкий флюид также дает возможность суспендировать расклинивающий агент в композицию в течение проведения операции разрыва. Сшивающие агенты, такие как бораты, титанаты или цирконаты, обычно включаются в состав композиции для регулирования вязкости.The production of oil and natural gas from underground wells (underground formations) can be stimulated using a method called hydraulic fracturing, in which a viscous fluid composition (fracturing fluid) containing a suspended proppant (e.g. sand, bauxite) is introduced into an oil or gas a well through pipes, such as a piping system or casing, at flow rates and pressures that create, renew, and / or increase crack sizes in an oil or gas containing mold and. The proppant is introduced into the fracture region by introducing a fluid composition and prevents clogging of the formation after the pressure decreases. The leakage of the fluid composition into the formation is limited by the viscosity of the fluid composition. The viscous fluid also makes it possible to suspend the proppant into the composition during the fracturing operation. Crosslinking agents, such as borates, titanates or zirconates, are usually included in the composition for adjusting viscosity.

Как правило, меньше чем одна третья часть от доступной нефти извлекается из скважины после того, как в скважине образовались разрывы и до уменьшения производительности производства в том месте, в котором извлечение нефти становится невыгодным с экономической точки зрения. Усиленное извлечение нефти из таких подземных формаций часто включает попытки перемещения оставшейся сырой нефти совместно с рабочей жидкостью, например газом, водой, рассолом, паром, раствором полимера, пеной или мицеллярным раствором. В идеале такие способы (обычно называемые способами затопления) обеспечивают перемещение подлежащей извлечению нефти на существенной глубине в эксплуатационную скважину; однако на практике этого часто не происходит. Нефтеносный пласт обычно является гетерогенным, причем некоторые его части являются наиболее проницаемыми по сравнению с другими частями. Как следствие, регулирование определенного направления достаточно часто происходит таким образом, что рабочая жидкость предпочтительно протекает через исчерпанные нефтяные зоны (так называемые "вспомогательные зоны"), а не через те части пласта, которые содержат достаточное количество нефти для того, чтобы сделать операции по извлечению нефти прибыльными.Typically, less than one third of the available oil is recovered from the well after gaps have been formed in the well and before production productivity decreases at the point where oil recovery becomes economically unprofitable. Enhanced oil recovery from such subterranean formations often includes attempts to move the remaining crude oil together with the working fluid, such as gas, water, brine, steam, polymer solution, foam or micellar solution. Ideally, such methods (commonly referred to as flooding methods) provide for the movement of the oil to be extracted at a substantial depth into the production well; however, in practice this often does not happen. The oil reservoir is usually heterogeneous, with some parts of it being the most permeable compared to other parts. As a result, regulation of a certain direction often enough happens in such a way that the working fluid preferably flows through exhausted oil zones (the so-called "auxiliary zones"), and not through those parts of the reservoir that contain enough oil to make recovery operations oil profitable.

Трудности, возникающие при извлечении нефти из-за высокой проницаемости зон, могут быть скорректированы посредством закачивания водного раствора органического полимера и сшивающего агента в определенные подземные формации в условиях, когда полимер будет сшиваться с образованием геля, таким образом будет уменьшаться проницаемость таких подземных формаций по отношению к рабочей жидкости (газ, вода и т.д.). Флюиды на основе полисахаридов или на основе частично гидролизованных полиакриламидов, сшиваемые с определенными соединениями, в основе которых присутствуют алюминий, титан, цирконий и бор, также используются в этих операциях по увеличению объемов извлекаемой нефти.The difficulties encountered in recovering oil due to the high permeability of the zones can be corrected by pumping an aqueous solution of an organic polymer and a crosslinking agent into certain subterranean formations under conditions where the polymer will crosslink to form a gel, thereby reducing the permeability of such subterranean formations with respect to to working fluid (gas, water, etc.). Polysaccharide-based or partially hydrolyzed polyacrylamide-based fluids crosslinkable with certain compounds based on aluminum, titanium, zirconium and boron are also used in these operations to increase recoverable oil volumes.

Сшитые флюиды или гели, так или иначе применяемые для разрыва подземной формации или для уменьшения проницаемости подземной формации, сейчас используются в наиболее горячих и наиболее глубоких скважинах при варьировании значений pH, где скорости сшивания с известными сшивающими композициями могут быть неприемлемыми. Предпочтение отдается разработке новых сшивающих агентов для этих новых условий, причем нефтедобывающие компании, которые обеспечивают эксплуатационное обслуживание скважин, могут прибавлять задерживающие агенты, которые эффективно задерживают сшивание конкретного металлического сшивающего агента при этих условиях.Crosslinked fluids or gels, one way or another used to fracture an underground formation or to reduce the permeability of an underground formation, are now used in the hottest and deepest wells with varying pH values, where crosslinking speeds with known crosslinking compositions may be unacceptable. Preference is given to developing new crosslinking agents for these new conditions, and oil producers that provide well production services can add inhibiting agents that effectively delay the crosslinking of a particular metal crosslinking agent under these conditions.

В ряде патентов раскрыто использование различных задерживающих агентов в сочетании с особыми сшивающими агентами, для которых они являются эффективными. Эти патенты типично указывают добавление одного или более ингредиентов к сшивающей композиции или отмечают особые рабочие условия, такие как узкий диапазон pH. Это только ограниченный ряд раскрытых задерживающих агентов, подходящих для титановых и циркониевых сшивающих агентов. Таким образом, используемые задерживающие агенты с титановыми и циркониевыми сшивающими агентами имеют ограниченную эластичность для использования при обслуживании нефтяными компаниями эксплуатационных скважин для стимулирования или увеличения объемов добываемой нефти и газа из скважины или другой подземной формации.A number of patents disclose the use of various retarding agents in combination with specific crosslinking agents for which they are effective. These patents typically indicate the addition of one or more ingredients to the crosslinking composition or indicate special operating conditions, such as a narrow pH range. These are just a limited number of disclosed retarding agents suitable for titanium and zirconium crosslinking agents. Thus, the used retarding agents with titanium and zirconium crosslinking agents have limited elasticity for use in servicing oil production wells to stimulate or increase the volume of produced oil and gas from a well or other underground formation.

Поэтому остается необходимость применения эффективного сшивающего агента, который является полезным при проведении нефтедобывающих операций, таких как гидравлический разрыв и закупоривание проницаемых зон и просачиваний в определенном диапазоне значений pH. Также существует необходимость в осуществлении регулирования скорости сшивания для того, чтобы обеспечить эластичность сшивающего агента, причем таким образом, чтобы обеспечить диапазон скоростей сшивания и, может быть, достигнуть в пределах определенного диапазона значений pH условий сшивания с единичным сшивающим агентом. Представленное изобретение соответствует этим потребностям.Therefore, there remains a need to use an effective crosslinking agent, which is useful in oil production operations, such as hydraulic fracturing and clogging of permeable zones and seepages in a certain range of pH values. There is also a need to regulate the crosslinking speed in order to ensure the elasticity of the crosslinking agent, in such a way as to provide a range of crosslinking speeds and, possibly, within a certain range of pH values, crosslinking conditions with a single crosslinking agent. The presented invention meets these needs.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Это изобретение обеспечивает сшивающую композицию, включающую комплекс триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамин, воду и, необязательно, многоатомный спирт. Циркониевым комплексом может быть, например, цирконат бистриэтаноламина или цирконат тетратриэтаноламина. Композиция может дополнительно включать задерживающий агент, которым является гидроксиалкиламинокарбоновая кислота. Композиция может также дополнительно содержать органический полимер, способный к сшиванию.This invention provides a crosslinking composition comprising a zirconium triethanolamine complex, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water and optionally a polyhydric alcohol. The zirconium complex may be, for example, bistriethanolamine zirconate or tetratriethanolamine zirconate. The composition may further include a retention agent, which is hydroxyalkylaminocarboxylic acid. The composition may also further comprise an crosslinkable organic polymer.

В том случае, когда композиция содержит полимер, композиция является пригодной в области нефтедобывающих применений, таких как в способе гидравлического разрыва подземной формации и в способе закупоривания проницаемых зон или просачивания в подземную формацию. Неожиданно оказалось, что композиция этого изобретения является эффективной при использовании в таких способах, в которых значения pH могут варьироваться в диапазоне pH от 3 до 12, в интервале температур и при других условиях. Время задерживания может быть проконтролировано для того, чтобы обеспечить эластичность посредством регулирования соответствующих количеств компонентов, включая сшивающий агент и задерживающие агенты.In the case where the composition contains a polymer, the composition is suitable in the field of oil production applications, such as in the method of hydraulic fracturing of an underground formation and in the method of plugging permeable zones or seeping into an underground formation. It has unexpectedly been found that the composition of this invention is effective when used in such methods in which the pH can vary in the pH range from 3 to 12, in the temperature range and under other conditions. The retention time can be controlled in order to ensure elasticity by adjusting the appropriate amounts of components, including a crosslinking agent and delaying agents.

Это изобретение предлагает способ гидравлического разрыва подземной формации, который включает введение в подземную формацию сшивающей композиции, содержащей комплекс триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамин, воду и органический полимер, способный к сшиванию, и, возможно, многоатомный спирт, при скорости потока и давлении, достаточных для создания, повторного раскрытия и/или увеличения одной или более трещин в подземной формации. Составные части сшивающей композиции могут быть смешаны до введения их в формацию, или компоненты могут быть введены и провзаимодействовать в формации после определенного контролируемого периода времени.This invention provides a method for fracturing a subterranean formation, which comprises introducing into the subterranean formation a crosslinking composition comprising a complex of zirconium triethanolamine, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water and an organic polymer capable of crosslinking, and possibly a polyhydric alcohol, at a flow rate and pressure sufficient to create, re-open and / or enlarge one or more cracks in the subterranean formation. The constituent parts of the crosslinking composition may be mixed prior to their introduction into the formation, or the components may be introduced and reacted in the formation after a certain controlled period of time.

Это изобретение предлагает способ избирательного закупоривания проницаемых зон и просачиваний в подземной формации, который включает введение в проницаемую зону или место подземного просачивания сшивающей композиции, содержащей комплекс триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамин, воду и органический полимер, способный к сшиванию, и, необязательно, многоатомный спирт. рН буфер, поддерживающий определенное значение pH, и задерживающий агент, которым является гидроксиалкиламинокарбоновая кислота, или оба могут быть примешаны в сшивающую композицию до введения композиции в проницаемую зону или место просачивания.This invention provides a method for selectively clogging permeable zones and seepages in a subterranean formation, which comprises introducing into the permeable zone or subsurface seepage a crosslinking composition comprising a complex of zirconium triethanolamine, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water and a crosslinkable organic polymer, and optionally polyhydric alcohol. A pH buffer that maintains a specific pH and a retention agent, which is hydroxyalkylaminocarboxylic acid, or both, may be mixed into the crosslinking composition before the composition is introduced into the permeable zone or percolation site.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Представленное изобретение предлагает композицию, включающую сшивающий агент на основе циркония, которым является комплекс триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамин и вода. За счет варьирования молярного соотношения между циркониевым комплексом и гидроксиламином в сочетании с дополнительными компонентами, такими как многоатомный спирт, задерживающий агент и т.д., может быть изготовлен ряд композиций на основе циркония, причем эти композиции являются эффективными в качестве сшивающих агентов в диапазоне значений pH 3-12.The present invention provides a composition comprising a zirconium based crosslinking agent, which is a complex of zirconium triethanolamine, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine and water. By varying the molar ratio between the zirconium complex and hydroxylamine in combination with additional components such as polyhydric alcohol, a retarding agent, etc., a number of zirconium-based compositions can be made, and these compositions are effective as crosslinking agents in the range of values pH 3-12.

Циркониевым комплексом является комплекс триэтаноламина циркония, такой как цирконат бистриэтаноламина или цирконат тетратриэтаноламина. Предпочтительным комплексом триэтаноламина циркония является цирконат тетратриэтаноламина. Цирконат тетратриэтаноламина может быстро быть получен способами, известными специалистам в области техники. В качестве альтернативы, цирконат тетратриэтаноламина коммерчески доступен для приобретения от компании E.I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE под названием Tyzor® TEAZ organic zirconate.The zirconium complex is a zirconium triethanolamine complex, such as bistriethanolamine zirconate or tetratriethanolamine zirconate. A preferred complex of zirconium triethanolamine is tetratriethanolamine zirconate. Tetratriethanolamine zirconate can be rapidly prepared by methods known to those skilled in the art. Alternatively, tetratriethanolamine zirconate is commercially available from E.I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE under the name Tyzor® TEAZ organic zirconate.

Тетра(гидроксиалкил)этилендиамин предпочтительно имеет формулу R1(R2)-N-CH2-CH2-N'-R3(R4), где R1, R2, R3 и R4 независимо выбираются из группы, состоящей из гидроксиэтильных, гидрокси-н-пропильных или гидроксиизопропильных групп. Более предпочтительно, когда тетра(гидроксиалкил)этилендиамин выбирают из группы, состоящей из N,N,N',N'-тетракис-(гидроксиизопропил)этилендиамина и N,N,N',N'-тетракис-(2-гидроксиэтил)этилендиамина и их сочетания. Наиболее предпочтительным является N,N,N',N'-тетракис-(гидроксиизопропил)этилендиамин, который коммерчески доступен для приобретения, например, от BASF Corporation, Mount Olive, NJ под названием Quadrol® polyol.The tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine preferably has the formula R 1 (R 2 ) —N — CH 2 —CH 2 —N′ — R 3 (R 4 ), where R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently selected from the group consisting of hydroxyethyl, hydroxy-n-propyl or hydroxyisopropyl groups. More preferably, the tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine is selected from the group consisting of N, N, N ', N'-tetrakis- (hydroxyisopropyl) ethylenediamine and N, N, N', N'-tetrakis- (2-hydroxyethyl) ethylenediamine and their combinations. Most preferred is N, N, N ', N'-tetrakis- (hydroxyisopropyl) ethylenediamine, which is commercially available from, for example, BASF Corporation, Mount Olive, NJ under the name Quadrol® polyol.

Сшивающая композиция обычно содержит от около 0,01 до около 5 моль тетра(гидроксиалкил)этилендиамина и от около 0,01 до около 10 моль воды на моль цирконийтриэтаноламинного комплекса. Предпочтительно композиция содержит от около 0,25 до около 2,0 моль тетра(гидроксиалкил)этилендиамина на моль цирконийтриэтаноламинного комплекса. Предпочтительно композиция содержит от около 1,0 до около 5,0 моль воды на моль цирконийтриэтаноламинного комплекса.The crosslinking composition typically contains from about 0.01 to about 5 mol of tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine and from about 0.01 to about 10 mol of water per mole of zirconium triethanolamine complex. Preferably, the composition contains from about 0.25 to about 2.0 mol of tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine per mole of zirconium triethanolamine complex. Preferably, the composition contains from about 1.0 to about 5.0 moles of water per mole of zirconium triethanolamine complex.

Необязательно композиция может включать многоатомный спирт. Прибавление многоатомного спирта оказывает воздействие на скорость сшивания сшиваемого органического полимера композицией. Предпочтительно, когда многоатомный спирт выбирают из группы, состоящей из глицерина, 1,1,1-трис(гидроксиметил)этана, 1,1,1-трис(гидроксиметил)пропана, пентаэритрита и сорбита. Более предпочтительно, когда многоатомным спиртом является глицерин.Optionally, the composition may include a polyhydric alcohol. The addition of a polyhydric alcohol has an effect on the crosslinking rate of the crosslinkable organic polymer by the composition. Preferably, the polyhydric alcohol is selected from the group consisting of glycerol, 1,1,1-tris (hydroxymethyl) ethane, 1,1,1-tris (hydroxymethyl) propane, pentaerythritol and sorbitol. More preferably, the polyhydric alcohol is glycerol.

Количество многоатомного спирта типично берется от примерно 0,0 до примерно 5,0 моль, предпочтительно от примерно 0,5 до примерно 2,0 моль на молекулу комплекса триэтаноламина циркония.The amount of polyhydric alcohol is typically taken from about 0.0 to about 5.0 mol, preferably from about 0.5 to about 2.0 mol, per molecule of the zirconium triethanolamine complex.

Композиция может дополнительно включать задерживающий агент, являющийся гидроксиалкиламинокарбоновой кислотой. Предпочтительно, когда композиция включает задерживающий агент, причем задерживающий агент выбирается из группы, состоящей из бисгидроксиэтилглицина, бисгидроксиметилглицина, бисгидроксипропилглицина, бисгидроксиизопропилглицина, бисгидроксибутилглицина, моногидроксиэтилглицина, моногидроксиметилглицина и их солей щелочных металлов. Наиболее предпочтительным задерживающим агентом является бисгидроксиэтилглицин.The composition may further include a retention agent, which is hydroxyalkylaminocarboxylic acid. Preferably, the composition comprises a retarding agent, the retarding agent being selected from the group consisting of bishydroxyethylglycine, bishydroxymethylglycine, bishydroxypropylglycine, bishydroxyisopropylglycine, bishydroxybutylglycine, monohydroxyethylglycine and glycine. The most preferred retention agent is bishydroxyethyl glycine.

Композиция может также дополнительно включать органический полимер, способный к сшиванию. Примеры подходящих органических полимеров, способных к сшиванию, включают растворимые полисахариды, полиакриламиды и полиметакриламиды. Предпочтительно, органическим полимером является растворимый полисахарид, который выбирают из группы, состоящей из камедей, производных камеди и производных целлюлозы. Камеди включают гуаровые камеди и камеди, содержащиеся в коре робинии-псевдоакации, а также другие камеди - галактоманнаны и глюкоманнаны, содержащиеся в соке эвкалиптового дерева, и такие как те, которые выделяются из деревьев семейства цезальпиниевых - кассии, бразильского дерева, цезальпинии колючей, медовой акации, камедного дерева карайя и тому подобное. Производные камеди включают гидроксиэтилгуар (HEG), гидроксипропилгуар (HPG), карбоксиэтилгидроксиэтилгуар (CEHEG), карбоксиметилгидроксипропилгуар (CMHPG), карбоксиметилгуар (CMG) и тому подобное. Производные целлюлозы включают соединения, в которых содержатся карбоксильные группы, такие как карбоксиметилцеллюлоза (CMC), карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза (CMHEC) и тому подобное. Растворимые полисахариды могут быть использованы индивидуально или в сочетании; обычно, однако, используется индивидуальный материал. Предпочтение отдается гуаровым производным и производным целлюлозы, таким как HPG, CMC и CMHPG. HPG является в большинстве случаев более предпочтительным, исходя из того, что он коммерчески доступен для приобретения и обладает желаемыми свойствами. Однако CMC и CMHPG могут быть более предпочтительными в составе сшивающих композиций, когда значение pH композиции меньше чем 6,0, или выше чем 9,0, или когда проницаемость формации такова, что требуется сохранить остаточные твердообразные соединения при низком уровне для предотвращения разрушения формации.The composition may also further include an crosslinkable organic polymer. Examples of suitable crosslinkable organic polymers include soluble polysaccharides, polyacrylamides and polymethacrylamides. Preferably, the organic polymer is a soluble polysaccharide that is selected from the group consisting of gums, gum derivatives and cellulose derivatives. Gums include guar gums and gums contained in the cortex of pseudoacacia robinia, as well as other gums, galactomannans and glucomannans, contained in the juice of the eucalyptus tree, and such as those that stand out from the trees of the Cesalpinium family - cassia, Brazilian tree, Cesalpinia spiny, honey acacia, karaya gum tree and the like. Derivatives of gums include hydroxyethyl guar (HEG), hydroxypropyl guar (HPG), carboxyethyl hydroxyethyl guar (CEHEG), carboxymethyl hydroxypropyl guar (CMHPG), carboxymethyl guar (CMG) and the like. Cellulose derivatives include compounds that contain carboxy groups, such as carboxymethyl cellulose (CMC), carboxymethyl hydroxyethyl cellulose (CMHEC) and the like. Soluble polysaccharides can be used individually or in combination; usually, however, individual material is used. Guar derivatives and cellulose derivatives such as HPG, CMC and CMHPG are preferred. HPG is in most cases more preferable on the basis that it is commercially available for sale and possesses the desired properties. However, CMC and CMHPG may be more preferred in crosslinking compositions when the pH of the composition is less than 6.0, or higher than 9.0, or when the permeability of the formation is such that it is necessary to maintain the residual solid compounds at a low level to prevent fracture of the formation.

Полимер, который способен к сшиванию, при нормальных условиях смешивается с растворителем, таким как вода или смесь вода/органический растворитель, или с водным раствором для того, чтобы образовать базовый гель. Органические растворители, которые могут быть использованы, включают спирты, многоатомные спирты, углеводороды, такие как дизельное топливо. В качестве примера, полимер может быть смешан с водой, смесью вода/спирт (например, такой, где спиртом является метиловый спирт или этиловый спирт) или водным раствором, включающим глинистый стабилизатор. Глинистые стабилизаторы включают, например, хлористоводородную кислоту и хлориды, такие как хлорид тетраметиламмония (TMAC) или хлорид калия. Водные растворы, включающие глинистые стабилизаторы, могут содержать, например, 0,05-0,5 вес.% стабилизатора, исходя из суммарного веса сшивающей композиции.A polymer that is crosslinkable is mixed under normal conditions with a solvent, such as water or a water / organic solvent mixture, or with an aqueous solution in order to form a base gel. Organic solvents that can be used include alcohols, polyols, hydrocarbons such as diesel. By way of example, the polymer may be mixed with water, a water / alcohol mixture (for example, one where the alcohol is methyl alcohol or ethyl alcohol) or an aqueous solution comprising a clay stabilizer. Clay stabilizers include, for example, hydrochloric acid and chlorides, such as tetramethylammonium chloride (TMAC) or potassium chloride. Aqueous solutions, including clay stabilizers, may contain, for example, 0.05-0.5 wt.% Stabilizer, based on the total weight of the crosslinking composition.

Композиция может включать эффективное количество буферного раствора для регулирования pH среды. рН буфер может быть кислым, нейтральным или щелочным. рН буфер обычно способен регулировать значение pH от примерно pH 3 до примерно pH 12. Например, в композиции, когда используется значение pH примерно 4-5, может применяться буферный раствор на основе уксусной кислоты. В композиции, когда используется значение pH примерно 5-7, может быть использован буферный раствор на основе фумаровой кислоты или буферный раствор на основе диацетата натрия. В композиции, когда используется значение pH примерно 7-8,5, может быть использован буферный раствор на основе двууглекислого натрия. В композиции, когда используется значение pH примерно 9-12, может быть использован буферный раствор на основе карбоната натрия или гидроксида натрия. Другие подходящие буферные растворы, которые могут быть использованы, известны специалисту в области техники.The composition may include an effective amount of a buffer solution for adjusting the pH of the medium. The pH buffer may be acidic, neutral or alkaline. The pH buffer is typically capable of adjusting the pH from about pH 3 to about pH 12. For example, in a composition where a pH of about 4-5 is used, an acetic acid based buffer solution may be used. In the composition, when a pH value of about 5-7 is used, a fumaric acid buffer solution or a sodium diacetate buffer solution can be used. In the composition, when a pH value of about 7-8.5 is used, a sodium bicarbonate buffer solution can be used. In the composition, when a pH value of about 9-12 is used, a buffer solution based on sodium carbonate or sodium hydroxide can be used. Other suitable buffer solutions that may be used are known to those skilled in the art.

Композиция может содержать и необязательные компоненты, включая те, которые являются обычными добавками в нефтедобывающих областях применения. Такие композиции, кроме того, могут включать один или более расклинивающих агентов, веществ, уменьшающих трение, бактерицидные вещества, углеводороды, химические разрушители, стабилизаторы, поверхностно-активные вещества, агенты, регулирующие состояние формации, и тому подобное. Расклинивающие агенты включают песок, боксит, стеклянные шарики, нейлоновые гранулы, алюминиевые гранулы и подобные материалы. Вещества, уменьшающие трение, включают полиакриламиды. Углеводороды включают дизельное топливо. Химические разрушители разрушают сшитый полимер (гель) регулируемым образом и включают ферменты, персульфат щелочного металла, персульфат аммония. Стабилизаторы включают метиловый спирт, тиосульфат щелочного металла, тиосульфат аммония. Стабилизаторы могут также включать глинистые стабилизаторы, такие как хлористоводородная кислота и хлориды, например хлорид тетраметиламмония (TMAC) или хлорид калия.The composition may also contain optional components, including those that are conventional additives in oil fields of application. Such compositions may also include one or more proppants, friction reducing agents, bactericides, hydrocarbons, chemical breakers, stabilizers, surfactants, formation control agents, and the like. Proppants include sand, bauxite, glass beads, nylon granules, aluminum granules, and the like. Substances that reduce friction include polyacrylamides. Hydrocarbons include diesel. Chemical destroyers destroy the crosslinked polymer (gel) in a controlled manner and include enzymes, alkali metal persulfate, ammonium persulfate. Stabilizers include methyl alcohol, alkali metal thiosulfate, ammonium thiosulfate. Stabilizers may also include clay stabilizers such as hydrochloric acid and chlorides, for example tetramethylammonium chloride (TMAC) or potassium chloride.

Эти необязательные компоненты добавляются в эффективных количествах, достаточных для того, чтобы достигнуть желаемых сшивающих свойств, исходя из индивидуальных компонентов, желательной задержки во время сшивания, температуры и других условий, которые необходимо принимать во внимание при разрыве формации или закупоривании проницаемых зон.These optional components are added in effective amounts sufficient to achieve the desired crosslinking properties based on the individual components, the desired delay during crosslinking, temperature and other conditions that must be taken into account when breaking the formation or clogging the permeable zones.

Сшивающую композицию получают смешиванием комплекса триэтаноламина циркония с тетра(гидроксиалкил)этиленом, водой и необязательными компонентами в любом порядке. Например, в частном применении в нефтедобывающей области, комплекс триэтаноламина циркония может быть предварительно смешан с тетра(гидроксиалкил)этилендиамином, водой и, необязательно, с многоатомным спиртом и введен в формацию. Органический полимер, который способен к сшиванию, может быть введен в формацию отдельным потоком. В качестве альтернативы, все компоненты могут быть предварительно смешаны и введены в подземную формацию единым потоком. Выгодно, когда компоненты могут быть смешаны в различных комбинациях, и более выгодно, когда компоненты могут быть смешаны непосредственно перед применением, что позволяет легко варьировать и регулировать скорость сшивания.A crosslinking composition is prepared by mixing a complex of zirconium triethanolamine with tetra (hydroxyalkyl) ethylene, water and optional components in any order. For example, in private applications in the oil field, the zirconium triethanolamine complex may be pre-mixed with tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water and, optionally, polyhydric alcohol and introduced into the formation. The crosslinkable organic polymer can be introduced into the formation in a separate stream. Alternatively, all components may be premixed and incorporated into the subterranean formation in a single stream. It is advantageous when the components can be mixed in various combinations, and more advantageous when the components can be mixed immediately before use, which makes it easy to vary and adjust the crosslinking speed.

В тех случаях, когда композиция включает полимер, композиция является пригодной в нефтедобывающих областях применения, таких как в способе гидравлического разрыва подземной формации и в способе закупоривания проницаемых зон или просачиваний в подземной формации.In those cases where the composition comprises a polymer, the composition is suitable in oil producing applications, such as in a method for fracturing a subterranean formation and in a method for plugging permeable zones or seepage in a subterranean formation.

Таким образом, это изобретение предлагает способ гидравлического разрыва подземной формации, который включает введение в подземную формацию сшивающей композиции, содержащей комплекс триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамин, воду и сшиваемый органический полимер и, необязательно, многоатомный спирт, задерживающий агент, рН буфер и комбинации из двух или более из них при скорости потока и давлении, достаточных для создания, повторного раскрытия и/или увеличения одной или более трещин в подземной формации.Thus, this invention provides a method for fracturing a subterranean formation, which comprises introducing into the subterranean formation a crosslinking composition comprising a complex of zirconium triethanolamine, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water and a crosslinkable organic polymer and, optionally, a polyhydric alcohol, a retention agent, a pH buffer, and combinations of two or more of them at a flow rate and pressure sufficient to create, re-open and / or enlarge one or more cracks in the subterranean formation.

В первом варианте осуществления способа гидравлического разрыва подземной формации сшивающую композицию и полимер, способный к сшиванию, первоначально приводят в контакт, до их введения в формацию, причем таким образом, что сшивающий агент и полимер реагируют с образованием сшитого геля, причем гель вводят в формацию. В этом способе сшивающая композиция приготавливается посредством смешивания комплекса триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамина, воды и, необязательно, многоатомного спирта. Базовый гель получают смешиванием органического полимера, способного к сшиванию, с растворителем, причем растворителем является вода или смесь вода/органический растворитель, или смешивается с водным раствором. Этот способ дополнительно включает контактирование сшивающей композиции с базовым гелем; предоставление возможности сшивающей композиции и базовому гелю прореагировать с образованием сшитого геля и введение сшитого геля в формацию при скорости потока и давлении, достаточном для создания, повторного раскрытия и/или увеличения трещины в формации. Сшивающая композиция, базовый гель или оба компонента могут, кроме того, включать задерживающий сшивание агент и/или рН буфер.In a first embodiment of a method for hydraulically fracturing an underground formation, a crosslinking composition and a crosslinkable polymer are initially contacted prior to being introduced into the formation, such that the crosslinking agent and the polymer react to form a crosslinked gel, and the gel is introduced into the formation. In this method, a crosslinking composition is prepared by mixing a complex of zirconium triethanolamine, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water and, optionally, a polyhydric alcohol. A base gel is prepared by mixing a crosslinkable organic polymer with a solvent, the solvent being water or a water / organic solvent mixture, or mixed with an aqueous solution. This method further includes contacting the crosslinking composition with a base gel; allowing the crosslinking composition and base gel to react to form a crosslinked gel and introducing the crosslinked gel into the formation at a flow rate and pressure sufficient to create, re-open and / or enlarge a crack in the formation. The crosslinking composition, base gel or both components may further include a crosslinking retarding agent and / or pH buffer.

В качестве альтернативы, подземная формация может быть пройдена буровой скважиной таким образом, что контактирование сшивающей композиции с базовым гелем происходит в буровой скважине и сшитый гель вводится в формацию из буровой скважины. Этот способ гидравлического разрыва подземной формации, пройденный буровой скважиной, включает (а) приготовление сшивающей композиции смешиванием комплекса триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамина, воды и, необязательно, многоатомного спирта; (b) приготовление базового геля смешиванием органического полимера, способного к сшиванию, с растворителем, причем растворителем является вода или смесь вода/органический растворитель, или смешивается с водным раствором; (c) введение базового геля в буровую скважину; (d) одновременно с или последовательно после, введение базового геля в буровую скважину, введение сшивающей композиции в буровую скважину; (e) предоставление возможности базовому гелю и сшивающему агенту прореагировать с образованием сшитого водного геля и (f) введение сшитого геля в формацию через буровую скважину при скорости потока и давлении, достаточных для создания, повторного раскрытия и/или увеличения трещины в формации. рН буфер, задерживающий агент, которым является гидроксиалкиламинокарбоновая кислота, или оба, могут быть независимо друг от друга смешаны с базовым гелем, сшивающей композицией, или обоими до введения базового геля и сшивающей композиции в буровую скважину.Alternatively, the subterranean formation may be drilled by the borehole such that contacting the crosslinking composition with the base gel occurs in the borehole and the crosslinked gel is introduced into the formation from the borehole. This method of fracturing a subterranean formation through a borehole includes (a) preparing a crosslinking composition by mixing a complex of zirconium triethanolamine, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water and, optionally, polyhydric alcohol; (b) preparing a base gel by mixing the crosslinkable organic polymer with a solvent, the solvent being water or a water / organic solvent mixture, or mixed with an aqueous solution; (c) introducing a base gel into a borehole; (d) simultaneously with or sequentially after, introducing a base gel into a borehole, introducing a crosslinking composition into the borehole; (e) allowing the base gel and crosslinking agent to react to form a crosslinked aqueous gel; and (f) introducing the crosslinked gel into the formation through a borehole at a flow rate and pressure sufficient to create, re-open and / or enlarge a fracture in the formation. The pH buffer, a retention agent, which is hydroxyalkylaminocarboxylic acid, or both, can be independently mixed with the base gel, the crosslinking composition, or both, before the base gel and crosslinking composition are introduced into the borehole.

После образования разрыва или разрывов способ может дополнительно включать введение сшивающей композиции, содержащей комплекс триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамин, воду и органический полимер, способный к сшиванию, расклинивающий агент и, необязательно, многоатомный спирт в область образования разрыва или разрывов. Это вторичное введение сшивающей композиции является предпочтительно выполнимым в том случае, когда используется сшивающая композиция для создания разрыва или разрывов, не содержащая расклинивающего агента. Сшивающая композиция может быть последовательно (затем) извлечена из формации.After the formation of a gap or discontinuities, the method may further include introducing a crosslinking composition comprising a zirconium triethanolamine complex, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water and a crosslinkable organic polymer, a proppant, and optionally a polyhydric alcohol in the area of the formation of discontinuity or breaks. This secondary administration of the crosslinking composition is preferably feasible when the crosslinking composition is used to create a tear or tears that does not contain a proppant. The crosslinking composition may be sequentially (then) removed from the formation.

Другой вариант использования сшивающей композиции представленного изобретения имеет отношение к способу избирательного закупоривания проницаемых зон и просачиваний в подземной формации, который включает введение в проницаемую зону или область подземного просачивания сшивающей композиции, содержащей комплекс триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамин, органический полимер, способный к сшиванию, воду и, необязательно, многоатомный спирт, в проницаемую зону или область подземного просачивания. Буфер рН, задерживающий агент, которым является гидроксиалкиламинокарбоновая кислота, или оба, могут быть смешаны со сшивающей композицией перед введением сшивающей композиции в проницаемую зону или место просачивания.Another use of the crosslinking composition of the present invention relates to a method for selectively clogging permeable zones and seepage in a subterranean formation, which comprises introducing into the permeable zone or subterranean seepage region a crosslinking composition containing a zirconium triethanolamine complex, tetra (hydroxyalkyl) ethylene diamine, an organic polymer capable of stitching, water, and optionally polyhydric alcohol, into a permeable zone or underground seepage area. A pH buffer, a retention agent, which is hydroxyalkylaminocarboxylic acid, or both, may be mixed with the crosslinking composition before introducing the crosslinking composition into the permeable zone or percolation site.

В первом варианте осуществления способа избирательного закупоривания проницаемой зоны или просачивания в подземную формацию органический полимер, способный к сшиванию, и сшивающая композиция предварительно контактируют до их введения в подземную формацию таким образом, что полимер и сшивающий агент взаимодействуют с образованием сшитого водного геля - геля, который затем вводится в формацию.In a first embodiment of a method for selectively plugging a permeable zone or infiltrating a subterranean formation, an organic polymer capable of crosslinking and the crosslinking composition are precontacted before they are introduced into the underground formation so that the polymer and the crosslinking agent interact to form a crosslinked aqueous gel — a gel that then introduced into the formation.

В альтернативном варианте осуществления способа закупоривания проницаемой зоны или просачивания в подземную формацию сшивающая композиция и органический полимер, способный к сшиванию, вводятся раздельно друг от друга либо одновременно, либо последовательно в проницаемую зону или область подземного просачивания таким образом, что сшивание происходит внутри подземной формации. Этот способ включает (а) приготовление сшивающей композиции смешиванием комплекса триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамина, воды и, необязательно, многоатомного спирта; (b) приготовление базового геля смешиванием органического полимера, способного к сшиванию, с растворителем, причем растворителем является вода или смесь вода/органический растворитель, или смешивается с водным раствором; (c) введение базового геля в проницаемую зону или область подземного просачивания; (d) одновременно с или последовательно после, введение базового геля в проницаемую зону или место подземного просачивания, введение сшивающей композиции в проницаемую зону или область подземного просачивания; (e) предоставление возможности базовому гелю и сшивающему агенту прореагировать с образованием сшитого водного геля для закупоривания зоны и/или просачивания.In an alternative embodiment of the method of plugging a permeable zone or seeping into a subterranean formation, the crosslinking composition and an organic polymer capable of crosslinking are introduced separately from each other either simultaneously or sequentially into the permeable zone or subterranean seepage region so that crosslinking occurs within the subterranean formation. This method includes (a) preparing a crosslinking composition by mixing a complex of zirconium triethanolamine, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water and, optionally, a polyhydric alcohol; (b) preparing a base gel by mixing the crosslinkable organic polymer with a solvent, the solvent being water or a water / organic solvent mixture, or mixed with an aqueous solution; (c) introducing a base gel into a permeable zone or an area of underground seepage; (d) simultaneously with or sequentially thereafter, introducing a base gel into a permeable zone or underground seepage area, introducing a crosslinking composition into a permeable zone or underground seepage area; (e) allowing the base gel and the crosslinking agent to react to form a crosslinked aqueous gel to clog the area and / or leak out.

Относительные количества органического полимера, способного к сшиванию, и сшивающей композиции могут варьироваться. Используют маленькие, но эффективные количества, которые будут варьироваться в зависимости от условий, например типа подземной формации, глубины, на которой способ (например, флюидный разрыв, закупоривание проницаемых зон или закупоривание просачиваний) должен быть осуществлен, температуры, pH, и т.д. В большинстве случаев используют только малые количества каждого из компонентов, насколько они будут обеспечивать необходимый уровень вязкости для достижения желаемого результата, то есть образование разломов в подземной формации или закупоривание проницаемых зон или просачиваний до степени, необходимой для промотирования адекватного извлечения нефти или газа из формации.The relative amounts of crosslinkable organic polymer and crosslinking composition may vary. Small but effective amounts are used, which will vary depending on the conditions, for example, the type of subterranean formation, the depth at which the method (for example, fluid fracturing, clogging of permeable zones or clogging of seepage) should be carried out, temperature, pH, etc. . In most cases, only small amounts of each of the components are used, as far as they will provide the necessary level of viscosity to achieve the desired result, that is, the formation of faults in the underground formation or clogging of permeable zones or seepages to the extent necessary to promote adequate extraction of oil or gas from the formation.

Например, подходящие гели могут обычно быть изготовлены для флюидного образования разломов посредством использования органического полимера, способного к сшиванию, в количествах до примерно 1,2 вес.% и сшивающей композиции в количествах до примерно 0,50 вес.% комплекса триэтаноламина циркония, с процентным соотношением, основанным на суммарном весе. Предпочтительно, используется от примерно 0,25 до примерно 0,75 вес.% органического полимера, способного к сшиванию, и используется от примерно 0,05 до примерно 0,25 вес.% комплекса триэтаноламина циркония.For example, suitable gels can typically be prepared for fluid fracturing by using an organic polymer capable of crosslinking in amounts of up to about 1.2 wt.% And a crosslinking composition in amounts of up to about 0.50 wt.% Complex of zirconium triethanolamine, with a percentage ratio based on total weight. Preferably, about 0.25 to about 0.75 wt.% Crosslinkable organic polymer is used, and about 0.05 to about 0.25 wt.% Zirconium triethanolamine complex is used.

В способе закупоривания проницаемых зон или просачиваний в большинстве случаев используется примерно от 0,25 до 1,2 вес.% органического полимера, способного к сшиванию, предпочтительно от 0,40 до 0,75 вес.% от суммарного веса. Обычно используется примерно от 0,01 до 0,50 вес.% комплекса триэтаноламина циркония, предпочтительно от 0,05 до 0,25 вес.% от суммарного веса.In the method for plugging permeable zones or seepages, in most cases about 0.25 to 1.2% by weight of crosslinkable organic polymer is used, preferably from 0.40 to 0.75% by weight of the total weight. Typically, about 0.01 to 0.50 wt.% Of the zirconium triethanolamine complex is used, preferably 0.05 to 0.25 wt.% Of the total weight.

Количество используемого комплекса триэтаноламина циркония по отношению к органическому полимеру, способному к сшиванию, является таким, которое обеспечивает концентрацию ионов циркония в пределах от примерно 0,0005 вес.% до примерно 0,1 вес.% от суммарного веса. Предпочтительная концентрация ионов циркония находится в пределах от примерно 0,001-0,05 вес.% от суммарного веса.The amount of the zirconium triethanolamine complex used with respect to the crosslinkable organic polymer is such that it provides a concentration of zirconium ions in the range of from about 0.0005 wt.% To about 0.1 wt.% Of the total weight. The preferred concentration of zirconium ions is in the range of about 0.001-0.05% by weight of the total weight.

Типичная сшивающая композиция в этом изобретении может быть использована при pH от примерно 3 до 11. При низкотемпературных применениях (150-250°F, 66-482°С) могут быть использованы активирующие флюиды на основе диоксида углерода. В этом случае предпочтительным значением pH для сшивающей композиции является pH примерно от 3 до примерно 6. При высокотемпературных применениях (300-400°F, 149-204°С) предпочтительным значением pH является pH примерно от 9 до примерно 11. Сшивающая композиция, выбираемая для использования, будет изменяться в зависимости от используемого значения pH.A typical crosslinking composition in this invention can be used at a pH of from about 3 to 11. For low temperature applications (150-250 ° F, 66-482 ° C), activating carbon dioxide based fluids can be used. In this case, the preferred pH for the crosslinking composition is a pH of from about 3 to about 6. For high temperature applications (300-400 ° F, 149-204 ° C), the preferred pH is a pH of from about 9 to about 11. A crosslinking composition selected for use, will vary with the pH used.

ПримерыExamples

Испытательные методыTest methods

Приготовление базового геляBase Gel Preparation

Один литр водопроводной воды добавляли в гомогенизатор Уоринга, оборудованный тремя ясами с лопастными мешалками. Перемешивание начинали и добавляли 3,6 г полимера полисахарида, затем последовало добавление глинистого стабилизатора (хлорида тетраметиламмония) и буферного раствора, выбранного для установления значения pH раствора 4,0-7,0. Скорость перемешивания была установлена для поддерживания легкого вихря при перемешивании в верхней части раствора, причем перемешивание продолжалось в течение 30 минут, в результате чего получилось "30 фунтов/1000 галлонов" базового геля. После 30 минут перемешивания значение pH базового геля было установлено согласно требуемому окончательному значению pH с помощью (1) буферного раствора на основе уксусной кислоты для pH 4-5; (2) буферного раствора на основе фумаровой кислоты или на основе диацетата натрия для pH 5-7; (3) буферного раствора на основе двууглекислого натрия для pH 7-8,5 или (4) буферного раствора на основе карбоната натрия или гидроксида натрия для pH 9-11. Перемешивание было остановлено, и базовый гель оставили отстаиваться в течение 30 минут.One liter of tap water was added to the Waring homogenizer equipped with three jars with paddle mixers. Stirring was started and 3.6 g of the polysaccharide polymer was added, followed by the addition of a clay stabilizer (tetramethylammonium chloride) and a buffer solution selected to establish a pH of 4.0-7.0. The stirring speed was set to maintain a light vortex while stirring in the upper part of the solution, and stirring continued for 30 minutes, resulting in "30 pounds / 1000 gallons" of base gel. After 30 minutes of stirring, the pH of the base gel was adjusted to the desired final pH using (1) acetic acid buffer solution for pH 4-5; (2) a buffer solution based on fumaric acid or based on sodium diacetate for pH 5-7; (3) a sodium bicarbonate buffer solution for pH 7-8.5; or (4) a sodium carbonate or sodium hydroxide buffer solution for pH 9-11. Stirring was stopped, and the base gel was left to settle for 30 minutes.

В качестве альтернативного варианта для "20 фунтов/1000" галлонов базового геля 2,4 г полимера было добавлено к одному литру водопроводной воды. Для "60 фунтов/1000" галлонов базового геля 7,2 г полимера было добавлено к одному литру водопроводной воды.Alternatively, for “20 pounds / 1000” gallons of base gel, 2.4 g of polymer was added to one liter of tap water. For a “60 lb / 1000” gallon base gel, 7.2 g of polymer was added to one liter of tap water.

Тест на прекращение вихряWhirlwind Test

Часть базового геля объемом 250 мл была отмерена в чистый гомогенизатор Уоринга со встряхиванием. Перемешивание началось, и скорость установили для создания вихря действиями лопасти муфты. Установленная на регулируемый контроль скорость перемешивания была зарегистрирована и сохранялась постоянной для всех испытаний с целью оценки воспроизводимости. Количество сшивающего агента было закачано в крайнюю часть вихря перемешиваемого базового геля, и немедленно запустили секундомер, который показывал время, равное 0 на начальный момент проведения измерений. Когда вязкость геля увеличилась достаточно для того, чтобы позволить флюиду покрыть муфту на лопасти гомогенизатора и вихрь прекратился, время было зарегистрировано. Это время, которое является разницей между временем старта секундомера, и временем, когда вихрь прекращался, является временем прекращения вихря. Если вихрь не был прекращен в течение 10 минут, то испытание прекращали, и время прекращения вихря продолжительностью более чем 10 минут было зарегистрировано. Начальное и конечное значения pH сшитого геля были также зарегистрированы как pHb и pHf, соответственно. Такие испытания на прекращение вихря обеспечивают средство получения обоснованно хорошей оценки требуемого времени для завершения сшивания полимера сшивающим агентом. Полное прекращение вихря показывает фактическую степень сшивания.A portion of the 250 ml base gel was measured into a clean Waring homogenizer with shaking. Stirring began, and the speed was set to create a vortex by the actions of the clutch blade. The agitation speed set for the controlled control was recorded and kept constant for all tests in order to evaluate reproducibility. The amount of cross-linking agent was pumped into the extreme part of the vortex of the stirred base gel, and a stopwatch was immediately started, which showed a time equal to 0 at the initial moment of measurement. When the gel viscosity increased enough to allow fluid to cover the sleeve on the homogenizer blade and the vortex stopped, time was recorded. This time, which is the difference between the start time of the stopwatch, and the time when the vortex stops, is the time the vortex stops. If the vortex was not stopped within 10 minutes, then the test was terminated, and the vortex termination time of more than 10 minutes was recorded. The initial and final pH of the crosslinked gel were also recorded as pHb and pHf, respectively. Such vortex cessation tests provide a means of obtaining a reasonably good estimate of the required time to complete crosslinking of the polymer with a crosslinking agent. Complete cessation of the vortex indicates the actual degree of crosslinking.

Испытание было повторно проведено с использованием подобного базового геля и сшивающего агента. Однако определенное количество задерживающего агента бисгидроксиэтилглицина было инжектировано сразу за инжектированием сшивающего агента. Время прекращения вихря было зарегистрировано подобным образом. Результаты для сшивающих композиций представлены ниже.The test was repeated using a similar base gel and a crosslinking agent. However, a certain amount of the bishydroxyethylglycine retention agent was injected immediately after the injection of the crosslinking agent. The vortex cessation time was recorded in a similar manner. The results for crosslinking compositions are presented below.

Запись 1: 0,2% хлорида тетраметиламмония от суммарного веса всей композиции было использовано в качестве глинистого стабилизатора.Record 1: 0.2% tetramethylammonium chloride of the total weight of the entire composition was used as a clay stabilizer.

Запись 2: 30 фунтов/1000 галлонов базового геля карбоксиметилцеллюлозы (CMC), приготовленной в 1 галлоне/1000 галлонов 50%-го раствора TMAC в воде, было использовано для измерения времени прекращения вихря при pH 4.A record of 2: 30 pounds / 1000 gallons of base carboxymethyl cellulose gel (CMC) prepared in 1 gallon / 1000 gallons of a 50% solution of TMAC in water was used to measure the vortex cessation time at pH 4.

Запись 3: 20 фунтов/1000 галлонов базового геля карбоксиметилцеллюлозы (CMC), приготовленной в 1 галлоне/1000 галлонов 50%-го раствора TMAC в воде было использовано для измерения времени прекращения вихря при pH 5.A record of 3: 20 pounds / 1000 gallons of base carboxymethyl cellulose gel (CMC) prepared in 1 gallon / 1000 gallons of a 50% solution of TMAC in water was used to measure the vortex cessation time at pH 5.

Запись 4: 60 фунтов/1000 галлонов базового геля карбоксиметилгидроксипропилгуара (CMHPG) было использовано для измерения времени прекращения вихря при pH 10.A record of 4: 60 pounds / 1000 gallons of carboxymethylhydroxypropyl guar (CMHPG) base gel was used to measure vortex cessation time at pH 10.

Пример 1Example 1

В колбу емкостью 500 мл, оборудованную термопарой, капельной воронкой, отводом азота и конденсатором, загружали 200 г раствора цирконата тетра-н-пропила в н-пропиловом спирте, содержащего 20,7% Zr (доступен для приобретения от компании E.I. du Pont de Nemours and Company). Перемешивание начинали и добавляли 135,3 г триэтаноламина. Смесь нагревали до 60°С и выдерживали в течение 2 часов. На следующем этапе добавляли 62,3 г тетракис-(2-гидроксипропил)этилендиамина (Quadrol® polyol, доступный для приобретения от компании BASF Corp.) и смесь 21 г глицерина и 21 г воды. Раствор перемешивали в течение еще 2 часов при температуре 60°С до получения 439 г раствора оранжевого цвета, содержащего 9,3% Zr.A 500 ml flask equipped with a thermocouple, dropping funnel, nitrogen drain and condenser was charged with 200 g of tetra-n-propyl zirconate solution in n-propyl alcohol containing 20.7% Zr (available from EI du Pont de Nemours and Company). Stirring was started and 135.3 g of triethanolamine was added. The mixture was heated to 60 ° C and held for 2 hours. In the next step, 62.3 g of tetrakis- (2-hydroxypropyl) ethylenediamine (Quadrol® polyol, available from BASF Corp.) and a mixture of 21 g of glycerol and 21 g of water were added. The solution was stirred for another 2 hours at a temperature of 60 ° C to obtain 439 g of an orange solution containing 9.3% Zr.

Пример 2Example 2

В колбу емкостью 500 мл, оборудованную термопарой, капельной воронкой, отводом азота и конденсатором, загружали 313,7 г комплекса тетратриэтаноламина циркония (доступен для приобретения от компании E.I. du Pont de Nemours and Company). Перемешивание начинали и добавляли 132,6 г тетракис-(2-гидроксипропил)этилендиамина. Раствор перемешивали в течение 2 часов при температуре 60°С до получения 446 г раствора оранжевого цвета, содержащего 9,3% Zr.A 500 ml flask equipped with a thermocouple, dropping funnel, nitrogen vent and condenser was charged with 313.7 g of a zirconium tetratriethanolamine complex (available from E.I. du Pont de Nemours and Company). Stirring was started and 132.6 g of tetrakis- (2-hydroxypropyl) ethylenediamine was added. The solution was stirred for 2 hours at a temperature of 60 ° C to obtain 446 g of an orange solution containing 9.3% Zr.

Примеры 3-14Examples 3-14

Способ примера 2 повторяли для примеров 3-14. В каждом примере добавляли 313,7 г комплекса тетратриэтаноламина циркония. Количества реактива Quadrol® polyol, глицерина и воды, добавленные в каждом примере, представлены в таблице 1.The method of example 2 was repeated for examples 3-14. In each example, 313.7 g of zirconium tetratriethanolamine complex was added. The amounts of Quadrol® polyol reagent, glycerol, and water added in each example are shown in Table 1.

Таблица 1Table 1 ПримерExample Quadrol® polyol, гQuadrol® polyol, g Глицерин, гGlycerin, g Вода, гWater g 33 132,6132.6 4242 4242 4four 66,366.3 2121 4242 55 132,6132.6 2121 2121 66 6666 2121 2121 77 132,6132.6 2121 88 132,6132.6 2121 99 132,6132.6 2121 4242 1010 132,6132.6 4242 11eleven 132,6132.6 4242 2121 1212 132,6132.6 4242 1313 66,366.3 2121 14fourteen 66,366.3

Время прекращения вихря было измерено для композиций каждого из примеров 1-14. Более того, время прекращения вихря было измерено для коммерческого продукта, комплекса тетратриэтаноламина циркония, Tyzor® TEAZ organic zirconate. Время прекращения вихря было измерено при pH 4 и при pH 5 с использованием теста на прекращение вихря в соответствии с вышеуказанными записями 2 и 3. Количества компонентов и полученные результаты представлены ниже в таблице 2.The vortex cessation time was measured for the compositions of each of Examples 1-14. Moreover, the vortex cessation time was measured for a commercial product, a zirconium tetratriethanolamine complex, Tyzor® TEAZ organic zirconate. The vortex cessation time was measured at pH 4 and at pH 5 using the vortex cessation test in accordance with the above entries 2 and 3. The number of components and the results obtained are presented below in table 2.

Таблица 2table 2 Время прекращения вихря, измеренные при pH 4 и pH 5Vortex cessation time measured at pH 4 and pH 5 Пример №Example No. Zr, %Zr,% Zra Zr a TEAb Tea b HPEDc HPED c ГлицеринGlycerol ВодаWater gptd gpt d Время прекращения вихря (мин)Vortex cessation time (min) gptd gpt d Время прекращения вихря (мин) Vortex cessation time (min) мольmole мольmole мольmole мольmole мольmole pH 4pH 4 pH 5pH 5 Zr-TEAе Zr-tea e 13,213,2 1one 4four 00 00 00 0,320.32 10:0010 a.m. 0,480.48 0:320:32 1one 9,39.3 1one 22 0,50.5 0,50.5 2,52.5 0,680.68 1:191:19 1,041,04 1:121:12 22 9,39.3 1one 4four 1one 00 00 0,440.44 0:530:53 0,680.68 0:010:01 33 7,87.8 1one 4four 1one 1one 55 0,520.52 1:021:02 0,800.80 0:550:55 4four 8,98.9 1one 4four 0,50.5 1one 55 0,480.48 1:141:14 0,800.80 3:283:28 55 8,58.5 1one 4four 1one 0,50.5 2,52.5 0,480.48 0:480:48 0,720.72 1:021:02 66 9,89.8 1one 4four 0,50.5 0,50.5 2,52.5 0,440.44 0:400:40 0,640.64 1:071:07 77 8,98.9 1one 4four 1one 00 2,52.5 0,480.48 0:230:23 0,680.68 0:030:03 88 8,98.9 1one 4four 1one 0,50.5 00 0,480.48 0:510:51 0,680.68 0:310:31 99 8,18.1 1one 4four 1one 0,50.5 55 0,520.52 0:370:37 0,760.76 0:590:59 1010 8,58.5 1one 4four 1one 1one 00 0,480.48 2:342:34 0,720.72 0:410:41 11eleven 8,18.1 1one 4four 1one 1one 2,52.5 0,520.52 1:271:27 0,760.76 0:240:24 1212 8,58.5 1one 4four 1one 00 55 0,480.48 0:380:38 0,720.72 0:010:01 1313 10,310.3 1one 4four 0,50.5 0,50.5 00 0,400.40 1:181:18 0,600.60 0:170:17 14fourteen 10,910.9 1one 4four 0,50.5 00 00 0,380.38 2:162:16 0,560.56 0:100:10 аZr - относится к молярному количеству циркониевого комплекса, приготовленного в соответствии с каждым из примеров 1-14, и к молярному количеству коммерческого комплекса тетратриэтаноламина циркония, используемого в испытании.
bTEA - триэтаноламин.
cHPED - тетракис-(2-гидроксипропил)этилендиамин (реактив Quadrol® polyol, приобретенный от компании BASF Corp.).
dgpt - означает количество галлонов на тысячу галлонов.
eZr-TEA - комплекс тетратриэтаноламина циркония.
and Zr refers to the molar amount of the zirconium complex prepared in accordance with each of Examples 1-14, and to the molar amount of the commercial zirconium tetratriethanolamine complex used in the test.
b TEA - triethanolamine.
c HPED - tetrakis- (2-hydroxypropyl) ethylenediamine (Quadrol® polyol reagent purchased from BASF Corp.).
d gpt - means the number of gallons per thousand gallons.
e Zr-TEA - zirconium tetratriethanolamine complex.

Таблица 2 показывает, что при увеличении уровня гидроксиалкилэтилендиамина, тетракис-(2-гидроксипропил)этилендиамина, HPED до тех пор, пока уровни глицерина и воды поддерживаются постоянными, скорость сшивания увеличивается как для pH 4, так и для pH 5. Увеличение уровня воды, в то время как уровни HPED многоатомного спирта и глицерина поддерживаются постоянными, приводит к увеличению скорости сшивания при pH 4, с небольшим эффектом при pH 5. Поддерживание постоянными уровня HPED многоатомного спирта и воды и увеличение уровня глицерина, однако, уменьшают скорость сшивания. Поэтому путем соответствующего подбора уровня используемых HPED многоатомного спирта, глицерина и воды скорость сшивания может быть отрегулирована в сторону ускорения или замедления для того, чтобы правильно подобрать желаемую скорость для конкретного применения.Table 2 shows that with an increase in the level of hydroxyalkylethylenediamine, tetrakis- (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, HPED as long as the glycerol and water levels are kept constant, the crosslinking speed increases for both pH 4 and pH 5. Increasing the water level, while the HPED levels of polyhydric alcohol and glycerol are kept constant, it leads to an increase in the crosslinking rate at pH 4, with little effect at pH 5. Keeping the HPED levels of polyhydric alcohol and water constant and an increase in glycerol level, however, decreases by crosslinking speed. Therefore, by appropriately selecting the level of the used HPED polyhydric alcohol, glycerol and water, the crosslinking speed can be adjusted to accelerate or decelerate in order to correctly select the desired speed for a particular application.

Сравнительный пример АComparative Example A

В колбу емкостью 1000 мл, оборудованную мешалкой, конденсатором, капельной воронкой, термопарой и отводом азота, загружали 352 г (0,799 моль) тетра-н-пропилцирконата. Перемешивание начинали и добавляли 230,8 г (0,83 моль) гидроксиэтил-трис-(2-гидроксипропил)этилендиамина, коммерчески доступного для приобретения от компании Tomen Corporation, Токио, Япония. Реакционную массу нагревали до температуры 60°С и выдерживали в течение 2 часов. На завершающем этапе периода выдерживания реакционную массу охлаждали до комнатной температуры, что привело к образованию вязкой жидкости чистого желтого цвета, содержащей 12,3% Zr.352 g (0.799 mol) of tetra-n-propyl zirconate were charged into a 1000 ml flask equipped with a stirrer, condenser, dropping funnel, thermocouple and nitrogen vent. Stirring was started and 230.8 g (0.83 mol) of hydroxyethyl-tris- (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, commercially available from Tomen Corporation, Tokyo, Japan, were added. The reaction mass was heated to a temperature of 60 ° C and kept for 2 hours. At the final stage of the aging period, the reaction mass was cooled to room temperature, which led to the formation of a pure yellow viscous liquid containing 12.3% Zr.

Сравнительный пример ВComparative Example B

В колбу емкостью 1000 мл, оборудованную мешалкой, конденсатором, капельной воронкой, термопарой и отводом азота, загружали 364 г (0,826 моль) тетра-н-пропилцирконата. Перемешивание начинали и добавляли 493,4 г (3,3 моль) триэтаноламина. Реакционную массу нагревали до температуры 60°С и выдерживали в течение 2 часов. На завершающем этапе периода выдерживания было приложено давление 20 мм ртутного столба в вакууме и удаляли выделившийся н-пропанол. Реакционную массу затем охлаждали до комнатной температуры, что привело к образованию вязкой жидкости чистого желтого цвета, содержащей 13,2% Zr.A 1000 ml flask equipped with a stirrer, condenser, dropping funnel, thermocouple and nitrogen vent was charged with 364 g (0.826 mol) of tetra-n-propyl zirconate. Stirring was started and 493.4 g (3.3 mol) of triethanolamine was added. The reaction mass was heated to a temperature of 60 ° C and kept for 2 hours. At the final stage of the aging period, a pressure of 20 mm Hg was applied in vacuo and the released n-propanol was removed. The reaction mass was then cooled to room temperature, resulting in a clear yellow viscous liquid containing 13.2% Zr.

Сравнительный пример СComparative Example C

В колбу емкостью 1000 мл, оборудованную мешалкой, конденсатором, капельной воронкой, термопарой и отводом азота, загружали 368,6 г (0,609 моль) 30%-го раствора оксихлорида циркония. Перемешивание начинали и добавляли 40 г (0,83 моль) воды. На следующем этапе 181,3 г (1,770 моль) 85%-й молочной кислоты были быстро добавлены при проведении высокоскоростного перемешивания в то время, пока поддерживалась температура 20-30°С. Реакционную массу перемешивали дополнительно в течение часа при температуре 20-30°С и затем нейтрализовали до значения pH 6,7-7,3 25%-м водным раствором гидроксида натрия. Реакционную массу затем нагревали до температуры 80°С и выдерживали в течение 4 часов. На завершающем этапе периода выдерживания реакционную массу охлаждали до комнатной температуры, что привело к образованию чистой жидкости палево-желтого цвета, содержащей 5,4% Zr.368.6 g (0.609 mol) of a 30% zirconium oxychloride solution were charged into a 1000 ml flask equipped with a stirrer, condenser, dropping funnel, thermocouple and nitrogen vent. Stirring was started and 40 g (0.83 mol) of water was added. In the next step, 181.3 g (1.770 mol) of 85% lactic acid were quickly added during high-speed stirring while the temperature was maintained at 20-30 ° C. The reaction mass was stirred for an additional hour at a temperature of 20-30 ° C and then neutralized to a pH of 6.7-7.3 with a 25% aqueous solution of sodium hydroxide. The reaction mass was then heated to a temperature of 80 ° C and kept for 4 hours. At the final stage of the aging period, the reaction mass was cooled to room temperature, which led to the formation of a pale yellow-yellow clear liquid containing 5.4% Zr.

Время прекращения вихря было измерено для композиций каждого из сравнительных примеров А-С как для сшиваемых композиций, так и дополнительно для композиций из примеров 2, 7, 8, 10 и 12. Время прекращения вихря было измерено при pH 10 с использованием теста на прекращение вихря в соответствии с вышеуказанной записью 4. Для более высокотемпературных применений типично используются флюиды на основе базового геля с более высоким количеством загрузки полимера (50-60 фунтов/1000 галлонов) и более высокое значение pH (pH 9-11). При этих условиях скорость сшивания в тесте на прекращение вихря в большинстве случаев предпочтительна между 1 минутой и 5 минутами. Количества компонентов и полученные результаты представлены ниже в таблице 3.The vortex cessation time was measured for the compositions of each of comparative examples AC both for crosslinkable compositions and additionally for the compositions of examples 2, 7, 8, 10 and 12. The vortex cessation time was measured at pH 10 using the vortex cessation test as described above 4. For higher temperature applications, base gel fluids with a higher polymer loading amount (50-60 pounds / 1000 gallons) and a higher pH value (pH 9-11) are typically used. Under these conditions, the crosslinking speed in the vortex cessation test is in most cases preferred between 1 minute and 5 minutes. The number of components and the results are presented below in table 3.

Таблица 3Table 3 Время прекращения вихря, измеренное при pH 10Vortex cessation time measured at pH 10 ПримерExample Zr, %Zr,% Zra Zr a TEAb Tea b HPEDc HPED c ГлицеринGlycerol ВодаWater gptd gpt d Время измерения вихря (мин)Vortex measurement time (min) мольmole мольmole мольmole мольmole мольmole pH 10pH 10 Сравнительный пример АComparative Example A 12,412,4 1,441.44 >10> 10 Сравнительный пример ВComparative Example B 13,213,2 1one 4four 00 00 00 1:361:36 0:140:14 Сравнительный пример СComparative Example C 5,45,4 3:363:36 0,050.05 22 9,39.3 1one 4four 1one 00 00 1,921.92 1:051:05 77 8,98.9 1one 4four 1one 00 2.52.5 2,02.0 2:162:16 88 8,98.9 1one 4four 1one 0.50.5 00 2,02.0 3:353:35 1010 8,58.5 1one 4four 1one 1one 00 2:082:08 2:562:56 1212 8,58.5 1one 4four 1one 00 55 2:122:12 4:284:28 аZr - относится к молярному количеству циркониевого комплекса, полученного в соответствии с каждым из примеров 1-14, и к молярному количеству коммерческого комплекса тетратриэтаноламина циркония, используемого в испытании.
bTEA - триэтаноламин.
cHPED - тетракис-(2-гидроксипропил)этилендиамин (реактив Quadrol® polyol, приобретенный от компании BASF Corp.).
dgpt означает количество галлонов на тысячу галлонов.
and Zr refers to the molar amount of the zirconium complex obtained in accordance with each of Examples 1-14, and to the molar amount of the commercial zirconium tetratriethanolamine complex used in the test.
b TEA - triethanolamine.
c HPED - tetrakis- (2-hydroxypropyl) ethylenediamine (Quadrol® polyol reagent purchased from BASF Corp.).
d gpt means the number of gallons per thousand gallons.

Из таблицы 3 можно увидеть, что при правильном подборе уровней тетракис-(2-гидроксипропил)этилендиамина, глицерина и/или воды сшивающая композиция этого изобретения гарантирует время сшивания в желаемом диапазоне времени 1-5 минут. Таблица 3 также показывает сравнительные циркониевые сшивающие композиции, которые не содержат комплекс триэтаноламина циркония и тетра(гидроксиалкил)этилендиамина, имеющие время прекращения вихря или слишком быстрое, или слишком медленное.From table 3 it can be seen that with the right selection of the levels of tetrakis- (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, glycerol and / or water, the crosslinking composition of this invention guarantees a crosslinking time in the desired time range of 1-5 minutes. Table 3 also shows comparative zirconium crosslinking compositions that do not contain a complex of zirconium triethanolamine and tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, having a vortex termination time that is either too fast or too slow.

Claims (13)

1. Сшивающая композиция, включающая комплекс триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамин, воду и необязательно многоатомный спирт.1. A crosslinking composition comprising a complex of zirconium triethanolamine, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water and optionally a polyhydric alcohol. 2. Композиция по п.1, в которой циркониевым комплексом является бистриэтаноламин цирконат или тетратриэтаноламинцирконат.2. The composition according to claim 1, in which the zirconium complex is bistriethanolamine zirconate or tetratriethanolamine zirconate. 3. Композиция по п.1, в которой тетра(гидроксиалкил)этилендиамин имеет формулу R1(R2)-N-CH2-CH2-N′-R3(R4), где R1, R2, R3 и R4 независимо выбирают из группы, состоящей из гидроксиэтиловых, гидрокси-н-пропиловых или гидроксиизопропиловых групп.3. The composition according to claim 1, in which the tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine has the formula R 1 (R 2 ) -N-CH 2 -CH 2 -N′-R 3 (R 4 ), where R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently selected from the group consisting of hydroxyethyl, hydroxy-n-propyl or hydroxyisopropyl groups. 4. Композиция по п.3, в которой тетра(гидроксиалкил)этилендиамин выбирают из группы, состоящей из N,N,N′,N′-тетракис-(гидроксиизопропил)этилендиамина и N,N,N′,N′-тетракис-(2-гидроксиэтил)этилендиамина и их сочетаний.4. The composition according to claim 3, in which the tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine is selected from the group consisting of N, N, N ′, N′-tetrakis- (hydroxyisopropyl) ethylenediamine and N, N, N ′, N′-tetrakis- (2-hydroxyethyl) ethylenediamine and combinations thereof. 5. Композиция по п.4, дополнительно содержащая многоатомный спирт, выбираемый из группы, состоящей из глицерина, 1,1,1-трис(гидроксиметил)этана, 1,1,1-трис(гидроксиметил)пропана, пента-эритрита и сорбита.5. The composition according to claim 4, additionally containing a polyhydric alcohol selected from the group consisting of glycerol, 1,1,1-tris (hydroxymethyl) ethane, 1,1,1-tris (hydroxymethyl) propane, penta-erythritol and sorbitol . 6. Композиция по п.2, дополнительно содержащая задерживающий агент, которым является гидроксиалкиламинокарбоновая кислота.6. The composition according to claim 2, additionally containing a restraining agent, which is hydroxyalkylaminocarboxylic acid. 7. Композиция по п.2, дополнительно содержащая органический полимер, способный к сшиванию, выбираемый из группы, состоящей из растворимых полисахаридов, полиакриламидов и полиметакриламидов.7. The composition according to claim 2, additionally containing an organic polymer capable of crosslinking, selected from the group consisting of soluble polysaccharides, polyacrylamides and polymethacrylamides. 8. Композиция по п.2, дополнительно содержащая рН буфер.8. The composition according to claim 2, additionally containing a pH buffer. 9. Способ гидравлического разрыва подземной формации, включающий введение в формацию сшивающей композиции, содержащей комплекс триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамин, воду, органический полимер, способный к сшиванию, и необязательно многоатомный спирт, при скорости потока и давлении, достаточных для создания повторного раскрытия и/или увеличения одной или более трещин в формации.9. A method of hydraulically fracturing an underground formation, comprising introducing into the formation a crosslinking composition comprising a complex of zirconium triethanolamine, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water, a crosslinkable organic polymer, and optionally a polyhydric alcohol, at a flow rate and pressure sufficient to create a second the opening and / or enlargement of one or more cracks in the formation. 10. Способ разрыва подземной формации, включающий:
(a) получение базового геля смешиванием органического полимера, который способен к сшиванию, с растворителем, причем указанным растворителем является вода или смесь вода/органический растворитель, или водный раствор;
(b) получение сшивающей композиции смешиванием комплекса триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамина, воды и необязательно многоатомного спирта;
в которой необязательно задерживающий агент, рН буфер или оба добавляют к базовому гелю, сшивающей композиции или к обоим;
(c) контактирование базового геля со сшивающей композицией;
(d) предоставление возможности базовому гелю и сшивающей композиции прореагировать с образованием сшитого водного геля и
(e) введение сшитого геля в формацию при скорости потока и давлении, достаточных для создания повторного раскрытия и/или увеличения разрыва в формации.
10. A method of tearing an underground formation, including:
(a) preparing a base gel by mixing an organic polymer that is crosslinkable with a solvent, said solvent being water or a water / organic solvent mixture or an aqueous solution;
(b) preparing a crosslinking composition by mixing a complex of zirconium triethanolamine, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water and optionally a polyhydric alcohol;
wherein optionally a retention agent, a pH buffer, or both are added to the base gel, crosslinking composition, or both;
(c) contacting the base gel with a crosslinking composition;
(d) allowing the base gel and the crosslinking composition to react to form a crosslinked aqueous gel; and
(e) introducing a crosslinked gel into the formation at a flow rate and pressure sufficient to re-open and / or increase the fracture in the formation.
11. Способ разрыва подземной формации, пройденной буровой скважиной, который включает:
(a) получение сшивающей композиции смешиванием комплекса триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамина, воды и необязательно многоатомного спирта;
(b) получение базового геля смешиванием органического полимера, который способен к сшиванию, с растворителем, где растворителем является вода или смесь вода/органический растворитель, или с водным раствором;
(c) введение базового геля в буровую скважину;
(d) одновременно с или последовательно после введение базового геля в буровую скважину, введение сшивающей композиции в буровую скважину;
(e) предоставление возможности базовому гелю и сшивающей композиции прореагировать с образованием сшитого водного геля и
(f) введение сшитого геля в формацию через буровую скважину при скорости потока и давлении, достаточных для создания повторного раскрытия и/или увеличения разрыва в формации.
11. A method of fracturing an underground formation passed by a borehole, which includes:
(a) preparing a crosslinking composition by mixing a complex of zirconium triethanolamine, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water and optionally a polyhydric alcohol;
(b) preparing a base gel by mixing an organic polymer that is crosslinkable with a solvent, wherein the solvent is water or a water / organic solvent mixture, or with an aqueous solution;
(c) introducing a base gel into a borehole;
(d) simultaneously with or sequentially after the introduction of the base gel into the borehole, the introduction of a crosslinking composition into the borehole;
(e) allowing the base gel and the crosslinking composition to react to form a crosslinked aqueous gel; and
(f) introducing a crosslinked gel into the formation through a borehole at a flow rate and pressure sufficient to create re-opening and / or widening the fracture in the formation.
12. Способ закупоривания проницаемой зоны и/или просачивания в подземной формации, включающий введение в проницаемую зону или область подземного просачивания сшивающей композиции, содержащей комплекс триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамин, воду, органический полимер, способный к сшиванию, и необязательно многоатомный спирт.12. A method of plugging a permeable zone and / or seeping into an underground formation, comprising introducing into the permeable zone or subterranean seepage area a crosslinking composition comprising a zirconium triethanolamine complex, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water, a crosslinkable organic polymer, and optionally polyhydric alcohol . 13. Способ закупоривания проницаемой зоны и/или просачивания в подземной формации, включающий:
(a) получение сшивающей композиции смешиванием комплекса триэтаноламина циркония, тетра(гидроксиалкил)этилендиамина, воды и необязательно многоатомного спирта;
(b) получение базового геля смешиванием органического полимера, который способен к сшиванию, с растворителем, причем растворителем является вода или смесь вода/органический растворитель, или с водным раствором;
(c) введение базового геля в проницаемую зону или область подземного просачивания;
(d) одновременно с или последовательно после введение базового геля в проницаемую зону или область подземного просачивания, введение сшивающей композиции в проницаемую зону или область подземного просачивания;
(e) предоставление возможности базовому гелю и сшивающему агенту прореагировать с образованием сшитого водного геля для закупоривания зоны или просачивания.
13. A method of plugging a permeable zone and / or seeping into an underground formation, including:
(a) preparing a crosslinking composition by mixing a complex of zirconium triethanolamine, tetra (hydroxyalkyl) ethylenediamine, water and optionally a polyhydric alcohol;
(b) preparing a base gel by mixing an organic polymer that is crosslinkable with a solvent, the solvent being water or a water / organic solvent mixture, or with an aqueous solution;
(c) introducing a base gel into a permeable zone or an area of underground seepage;
(d) simultaneously with or sequentially after introducing the base gel into the permeable zone or subterranean seepage area, introducing the crosslinking composition into the permeable zone or subterranean seepage area;
(e) allowing the base gel and the crosslinking agent to react to form a crosslinked aqueous gel to clog the zone or leak out.
RU2008136866/03A 2006-02-14 2007-02-05 Zirconium cross-linking compositions and procedures of their utilisation RU2424270C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/353,765 US20070187642A1 (en) 2006-02-14 2006-02-14 Zirconium cross-linking composition and methods of use
US11/353,765 2006-02-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008136866A RU2008136866A (en) 2010-03-20
RU2424270C2 true RU2424270C2 (en) 2011-07-20

Family

ID=38261518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008136866/03A RU2424270C2 (en) 2006-02-14 2007-02-05 Zirconium cross-linking compositions and procedures of their utilisation

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20070187642A1 (en)
EP (1) EP1984471B1 (en)
CN (1) CN101421373B (en)
CA (1) CA2642257C (en)
RU (1) RU2424270C2 (en)
WO (1) WO2007095018A2 (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8242060B2 (en) 2006-12-21 2012-08-14 Dorf Ketal Specialty Catalysts, LLC Stable solutions of zirconium hydroxyalkylethylene diamine complex and use in oil field applications
US8236739B2 (en) 2007-03-30 2012-08-07 Dork Ketal Speciality Catalysts, LLC Zirconium-based cross-linker compositions and their use in high pH oil field applications
US8697610B2 (en) * 2007-05-11 2014-04-15 Schlumberger Technology Corporation Well treatment with complexed metal crosslinkers
PA8785001A1 (en) * 2007-06-18 2008-06-17 Johnson Matthey Plc STABLE COMPOUNDS IN WATER, CATALYZERS AND NEW CATALYZED REACTIONS
US8153564B2 (en) 2008-03-07 2012-04-10 Dorf Ketal Speciality Catalysts, Llc Zirconium-based cross-linking composition for use with high pH polymer solutions
US8853135B2 (en) * 2008-05-07 2014-10-07 Schlumberger Technology Corporation Method for treating wellbore in a subterranean formation with high density brines and complexed metal crosslinkers
US8030254B2 (en) * 2008-10-15 2011-10-04 Schlumberger Technology Corporation System, method, and apparatus for utilizing divalent brines in viscosified well treatment fluids
CN103375153A (en) * 2012-04-17 2013-10-30 中国石油化工股份有限公司 Oil field profile control and water shutoff method
US20140364343A1 (en) * 2013-06-11 2014-12-11 Chemplex Advanced Materials, Llc Produced Water Borate Crosslinking Compositions and Method of Use
CN104927828B (en) * 2015-04-29 2017-08-01 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 High temperature resistant organic zirconium crosslinker and preparation method thereof and a kind of fracturing fluid gel and preparation method thereof
AU2016301235B2 (en) * 2015-08-03 2020-08-20 Championx Usa Inc. Compositions and methods for delayed crosslinking in hydraulic fracturing fluids
WO2018013816A1 (en) * 2016-07-15 2018-01-18 Ecolab USA, Inc. Compositions and methods for delayed crosslinking in hydraulic fracturing fluids
CN106928959B (en) * 2017-03-27 2018-10-26 成都劳恩普斯科技有限公司 Crosslinking agent, full suspension fracturing fluid and preparation method thereof
WO2019110290A1 (en) * 2017-12-04 2019-06-13 Unilever N.V. An antiperspirant composition comprising zirconium
CN115466352A (en) * 2022-10-11 2022-12-13 杰瑞能源服务有限公司 Plugging adjusting agent, preparation method of plugging adjusting agent and plugging method

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2824114A (en) * 1952-09-09 1958-02-18 Du Pont Water soluble group iv-a metal esters of amino alcohols and their preparation
US2824115A (en) * 1954-11-09 1958-02-18 Nat Lead Co Titanium and zirconium organic compounds
GB786388A (en) * 1954-11-09 1957-11-20 Nat Lead Co Titanium and zirconium organic compounds
US4683068A (en) * 1981-10-29 1987-07-28 Dowell Schlumberger Incorporated Fracturing of subterranean formations
US4534870A (en) * 1982-06-28 1985-08-13 The Western Company Of North America Crosslinker composition for high temperature hydraulic fracturing fluids
US4477360A (en) * 1983-06-13 1984-10-16 Halliburton Company Method and compositions for fracturing subterranean formations
US4460751A (en) * 1983-08-23 1984-07-17 Halliburton Company Crosslinking composition and method of preparation
US4664713A (en) * 1984-05-04 1987-05-12 Halliburton Company Composition for and method of altering the permeability of a subterranean formation
US4749041A (en) * 1986-02-19 1988-06-07 Dowell Schlumberger Incorporated Hydraulic fracturing method using delayed crosslinker composition
US4798902A (en) * 1987-02-09 1989-01-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Zirconium chelates and their use for cross-linking
US4883605A (en) * 1987-02-09 1989-11-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Zirconium chelates and their use for cross-linking
US5460887A (en) * 1990-12-13 1995-10-24 E. I. Du Pont De Nemours And Company Stain-resistant polyamide substrates
US5466846A (en) * 1994-11-16 1995-11-14 Benchmark Research And Technology, Inc. Process for preparation of stable aqueous solutions of zirconium chelates
US6737386B1 (en) * 1999-05-26 2004-05-18 Benchmark Research And Technology Inc. Aqueous based zirconium (IV) crosslinked guar fracturing fluid and a method of making and use therefor
US6227295B1 (en) * 1999-10-08 2001-05-08 Schlumberger Technology Corporation High temperature hydraulic fracturing fluid
JP3935831B2 (en) * 2001-11-30 2007-06-27 松本製薬工業株式会社 Aqueous composition and cross-linking agent for water-soluble polymer
US6810959B1 (en) * 2002-03-22 2004-11-02 Bj Services Company, U.S.A. Low residue well treatment fluids and methods of use
US6737485B1 (en) * 2003-04-22 2004-05-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Titanium chelate dispersions
US7268100B2 (en) * 2004-11-29 2007-09-11 Clearwater International, Llc Shale inhibition additive for oil/gas down hole fluids and methods for making and using same

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008136866A (en) 2010-03-20
US20070187642A1 (en) 2007-08-16
EP1984471A2 (en) 2008-10-29
WO2007095018A2 (en) 2007-08-23
CN101421373A (en) 2009-04-29
WO2007095018A3 (en) 2007-10-04
CN101421373B (en) 2013-04-10
CA2642257C (en) 2013-05-28
CA2642257A1 (en) 2007-08-23
EP1984471B1 (en) 2018-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2424270C2 (en) Zirconium cross-linking compositions and procedures of their utilisation
RU2450040C2 (en) Cross-linkable composition and method of using said composition
RU2482154C2 (en) Method of producing borozirconate solution and use thereof as cross-linking agent in hydraulic fracturing fluids
RU2490298C2 (en) Method of preparing compositions of zirconium-based cross-linking agent and use thereof at oil deposits
US7795188B2 (en) Zirconium-base cross-linker compositions and their use in high pH oil field applications
US7730952B2 (en) Hydraulic fracturing methods using cross-linking composition comprising zirconium triethanolamine complex
US7732383B2 (en) Process for stabilized zirconium triethanolamine complex and uses in oil field applications
US20070187098A1 (en) Permeable zone and leak plugging using cross-linking composition comprising delay agent
US7851417B2 (en) Process to prepare borozirconate solution and use as cross-linker in hydraulic fracturing fluids
US8236739B2 (en) Zirconium-based cross-linker compositions and their use in high pH oil field applications
US7790657B2 (en) Process to prepare borozirconate solution and use a cross-linker in hydraulic fracturing fluids
US20070187102A1 (en) Hydraulic fracturing methods using cross-linking composition comprising delay agent
US7795187B2 (en) Permeable zone and leak plugging using cross-linking composition comprising zirconium triethanolamine complex
US7795189B2 (en) Zirconium-hydroxy alkylated amine-hydroxy carboxylic acid cross-linking composition for use with high pH polymer solutions
US8242060B2 (en) Stable solutions of zirconium hydroxyalkylethylene diamine complex and use in oil field applications
US8247356B2 (en) Zirconium-based cross-linking composition for use with high pH polymer solutions

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20110905

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180206